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​iPad上的mini LED屏幕翻车了?探讨“光晕效应”背后的秘密

2021-5-27 15:23| 发布者: 好人| 查看: 11| 评论: 0

摘要: 今年iPad Pro 12.9寸版更新的一个亮点就是采用mini LED背光屏幕。很多体验文章将mini LED的视觉体验形容为惊艳。不过伴随夸赞声的,也有很多用户提到iPad Pro的mini LED屏幕“疑似翻车”,主要表现在画面的黑色背景 ...

今年iPad Pro 12.9寸版更新的一个亮点就是采用mini LED背光屏幕。很多体验文章将mini
LED的视觉体验形容为惊艳。不过伴随夸赞声的,也有很多用户提到iPad Pro的mini
LED屏幕“疑似翻车”,主要表现在画面的黑色背景下,显示对象的周围会出现光晕。显示内容周围出现光晕,是比较值得探讨的技术话题。


来源:The Verge


上面这张图来自外媒The
Verge,是在暗色模式下,用Kindle应用或苹果阅读看书时,文字周围显现出的光晕。当然这么严重的“光晕”可能与软件优化也有很大的关系了。不过它实则属于mini
LED发光原理局限性的某种夸张表现,对于理解光晕表现是有帮助的。


本文,我们借着iPad Pro 12.9寸的“光晕效应”,来谈谈mini LED背光面板本身的原理和特性,及其价值与发展前景。要知道mini
LED/micro LED如今可是整个供应链牟足了劲在发展的重中之重。


iPad Pro的mini LED屏幕


今年新推的12.9寸iPad Pro所用的这种屏幕,苹果称其为Liquid Retina XDR。这个营销词汇背后,更多就是mini
LED背光技术了。在谈mini LED技术之前,先来看看iPad用的这块屏幕有多逆天。


首先其整块屏幕能够达到的亮度是1000nit,播放HDR内容时,区域亮度可以达到最高1600nit,基本上和售价4,5万的苹果Pro Display
XDR显示器差不多,比市面上绝大部分宣称为4K HDR的电视更亮。要知道其他iPad
Pro屏幕亮度就600nit,一般高端平板和笔记本的屏幕亮度到500nit就不错了。


另外就是这块屏幕的对比度达到了1000000:1,还是和4,5万块钱的Pro Display
XDR一样。不少用户都表示,用这块屏幕看HDR内容,画面中的暗部明显更暗,但却能呈现更多的细节。虽然这种对比度放在iPhone
12屏幕面前也没什么,但要知道iPhone 12用的是OLED屏幕,而iPhone 11用的LCD屏对比度是1400:1。


有人说,那为什么不直接用OLED屏幕呢?OLED面板应用于手机这样的小屏的确是可行的,但大尺寸面板上,OLED技术一方面是制造成本吃不消;另一方面则在于OLED虽然有着十分出色的暗色表现能力,而且对比度极高,但因为发光材料的寿命问题,很难做到LCD那样的高亮度。


虽然国内现有的视频流播资源其实还很少有HDR内容,但这块屏幕即便是日常娱乐,办公,依然能够表现出远超一般平板和笔记本屏幕的水准。


当然苹果并不是第一个应用mini LED屏幕的设备厂商,TCL,三星,LG前两年就开始宣传mini LED面板趋势了。今年被某些厂商称作“mini
LED面板元年”,因为今年的mini LED面板正大举扑向市场。


来源:三星


mini LED上的光晕


说完好的,来说点坏的。正如文首提到的,iPad Pro的这块mini LED屏幕存在着显示上的“光晕”效应。这是mini
LED背光特性决定的。要讨论这个问题首先还是要理解LCD的显示原理。


详细的原理本文不再赘述,与其发光原理相关的核心在于,LCD面板是叠层结构,靠底层的背光层照亮并显示画面;中间有一层是液晶层(LC),液晶层能够通过液晶的偏转来控制光的通过与否。比如在显示纯白时,液晶“放行”全部的背光;而在显示纯黑时,液晶则“遮挡”背光。


LCD的这种发光原理决定了,一般的LCD屏很难显示真正的纯黑。因为即便有液晶“遮挡”背光,仍然无法做到彻底的遮挡。所以LCD屏显示的黑色更像是某种灰色,而非纯黑。而OLED由于每个像素自发光的特性,在显示黑色时,可以将像素彻底“熄灭”,显示的黑色自然更加纯粹。


这一点也决定了LCD屏很难做到高对比度,所以以往的LCD屏有1000:1-5000:1的对比度就已经不错了。这也让LCD要实现HDR(High
Dynamic Range)内容显示更有难度。所以分区背光或局部调光(local
dimming)就出现了,即LCD的背光层分成了不同的区域,在某个区域需要点亮时才点亮,在某个区域显示黑色时,则熄灭该区域的背光。


来源:三星


这种技术在LCD电视上有比较广泛的应用,比较高端的如Vizeo P-Series Quantum
X电视最高480个背光区域。很多LCD电视大概有几十个LED背光区域。如果用“分区背光”来类比OLED,则OLED可类比为每个像素都有独立的“背光”,也就是说一块1080p分辨率的OLED面板,类比“背光区域”就超过200万个,其粒度远高于“局部调光”的LCD。


来源:Linus Tech Tips


局部调光的粒度比较粗的情况下(即背光分区数量不多),就很容易观察到“光晕”,这是由某个分区发光时,漏光到临近不发光的分区(或更暗的分区)所致。凑近仔细观察,说不定还能肉眼分辨出不同的背光区域。


来源:Prospects and challenges of mini-LED and micro-LED displays*


Mini LED的实质就是把这种背光分区做得更多,或者说将每个LED背光做得更小,实现更精准的背光和画面亮度控制(所以mini
LED显然也属于LCD)。比如上面这张图,在显示一根蜡烛时,仅点亮显示所需的背光部分,而且有不同的灰度级(虽然其精度和OLED还是不能比)。


Mini LED电视通常背光分区数量远超传统LCD电视(根据面板尺寸大小有异)。比如TCL的8系列mini LED电视,有超过25000个mini
LED背光,构成1000个分区。


三星在今年CES 2021展上推出的Neo
QLED电视,宣传中提到单个LED的尺寸比传统的LED小40倍;还特别宣传了对光晕的控制。三星虽然并没有提到其Neo
QLED电视有多少背光分区,不过有网友讨论认为85寸的QN90A大概有1320个背光分区。



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